拓扑流景揭示非互惠活性物质中的状态转变
软凝聚态物质
2025-11-20 v2 统计力学
生物物理
摘要
非互惠相互作用——即实体之间的力是非对称的——支配着广泛的非平衡现象，然而其在活性和活体系统中结构转变中的作用仍鲜为人知。本文我们使用处于发育不同阶段的星形胚胎 demonstrate 了一种非互惠状态之间的转变，其中相互作用本质上是非对称且可调的。实验、相互作用推断和拓扑分析yield 一个覆盖晶体、群集和碎片状态的非互惠状态图，揭示了弱非互惠性促进结构有序，而更强的非对称性则破坏有序性。为捕捉这些转变，我们引入拓扑景观，映射结构 motifs 在状态空间中的分布。我们进一步发展拓扑流景，一种动态框架，用于量化集体状态之间的转变并检测实验状态转变中的信息率变化。一起，这些结果确立了一种通用方法，用于解码非平衡转变并揭示非对称相互作用如何塑造活性和活体物质的动力学和结构架构。
引用
@article{arxiv.2511.11815,
title = {Topological flowscape reveals state transitions in nonreciprocal living matter},
author = {Hyunseok Lee and EliseAnne Koskelo and Shreyas Gokhale and Junang Li and Chenyi Fei and Chih-Wei Joshua Liu and Lisa Lin and Jorn Dunkel and Dominic J. Skinner and Nikta Fakhri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.11815},
year = {2025}
}